吳清民

（安徽省建設(shè)工程測試研究院有限責(zé)任公司， 安徽 合肥 230000）

CFG樁復(fù)合地基采用水泥粉煤灰碎石作為增強體的一種復(fù)合地基， 適用于處理粘性土、 粉土、 砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基。 利用增強體承載力高， 通過增強體和土體共同受力， 從而提高整體地基承載力， 同時由于CFG樁造價低， 施工快， 具有較高的經(jīng)濟(jì)效益， 在建筑工程中被大量使用。 本文通過某工程CFG樁試樁的檢測， 探討了土層差異對CFG樁復(fù)合地基增強體單樁豎向抗壓承載力的影響， 以及探討了施工前試樁的必要性。

1 工程概況

某工程1#樓框架剪力墻結(jié)構(gòu)， 地上20 層， 地下1層， 筏板底位于③層粉質(zhì)粘土， 地基承載力特征值160kPa， 該層不能滿足本工程地基承載力和沉降變形的要求， 設(shè)計根據(jù)綜合考慮， 對④層粉土采取加強處理措施， 即采用CFG樁復(fù)合地基處理方案。 根據(jù)設(shè)計要求， 處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于380 kPa，單樁承載力特征值800kN， CFG樁正方形布置， 樁間距1.6m。

2 地層情況

①層素填土： 松散～稍密， 稍濕～濕， 主要成分為粘性土， 含植物根系及少量淤泥質(zhì)土等。 層厚0.80～2.80m； ②層粘土： 硬塑狀態(tài)（局部堅硬狀態(tài)），干強度高， 韌性高。 層厚1.00 ～6.80m。 該層在場地內(nèi)分布普遍； ③層粉質(zhì)粘土： 灰黃、 青灰色， 可塑狀態(tài)， 搖振反應(yīng)無， 光澤反應(yīng)稍有光澤， 干強度中等，韌性中等。 該層在場地內(nèi)局部分布； ④層粉土： 密實狀態(tài)， 搖振反應(yīng)中等， 光澤反應(yīng)無， 干強度低， 韌性低， 下部含少量粉細(xì)砂。 揭露厚度1.30 ～13.60m； ⑤層粘土： 硬塑～堅硬狀態(tài)， 干強度高， 韌性高， 局部夾可塑～硬塑狀態(tài)粉質(zhì)粘土。 揭露厚度5.80 ～12.90m； ⑥層強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖： 密實狀態(tài)， 粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)， 遇水易軟化， 局部含有礫石及少量中風(fēng)化碎塊等。 層厚2.80 ～3.20m； ⑦層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖： 泥質(zhì)膠結(jié)， 巖石飽和單軸抗壓強度 （fr） 標(biāo)準(zhǔn)值為0.97MPa， 巖石堅硬程度為極軟巖， 粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)， 層狀構(gòu)造， 完整程度屬較完整， 巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。 該層未揭穿， 揭露厚度5.20 ～7.60m。

根據(jù)本項目勘察報告揭露， ③層粉質(zhì)粘土和④層粉土土體物理力學(xué)性能較差， 且承壓水分布于④層粉土， 具有弱承壓性。

3 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的地層參數(shù)

根據(jù)本工程的巖土勘察報告， 本次勘察對場地地層做了標(biāo)貫試驗、 靜力觸探試驗及波速測試， 并取巖土樣進(jìn)行了巖土工試驗。 對場地地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析、 計算和統(tǒng)計， 其結(jié)果見“地基土物理力學(xué)指標(biāo)數(shù)理統(tǒng)計表”。 地基巖土的地基承載力及設(shè)計主要參數(shù)一覽表如表1。巖土勘察報告CFG樁設(shè)計參數(shù)見下表2。

表1 各土層物理力學(xué)參數(shù)表

表2 各土層CFG樁設(shè)計參數(shù)表

4 CFG樁設(shè)計計算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ79—2012 和本工程巖土勘察報告的CFG樁巖土參數(shù)， 本工程CFG樁樁徑擬選取為400mm， 樁長設(shè)計為16m， 樁身混凝土強度初步設(shè)計為C25， 單樁豎向抗壓承載力極限值Q可按下式計算，

樁身主要在④層粉土和⑤層粘土中， 樁端持力層為⑤層粘土， 根據(jù)規(guī)范和地區(qū)經(jīng)驗α＝1.0， 樁長16m， 樁端持力層為⑤層粘土， 根據(jù)土層分布和巖土參數(shù)計算， 估算得出單樁承載力極限值為： Q＝3.14×0.4 ×（14 ×66 +2 ×90） +1.0 ×5500 ×3.14 ×0.2＝2076kN， 故根據(jù)土層參數(shù)計算的單樁承載力滿足設(shè)計承載力要求。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ79—2012 和設(shè)計參數(shù)， 復(fù)合地基承載力按下式計算。

f＝0.90 ×0.049 ×800/0.1256 +0.95 × （1 -0.049） ×220 ＝478kPa， 通過計算滿足設(shè)計要求的復(fù)合地基承載力要求。

5 試樁檢測

由于該工程基礎(chǔ)等級為甲級， 同時本工程采用CFG樁復(fù)合地基， 周圍無類似工程經(jīng)驗， 再加上本項目地層差異大， 樁身部分土層含水量大， 為確保施工工藝可行性和驗證設(shè)計參數(shù)， 根據(jù)《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》 JGJ106—2014 （以下簡稱規(guī)范） 和設(shè)計的要求， 工程樁施工前進(jìn)行試樁試驗。 根據(jù)CFG樁設(shè)計參數(shù)施工了3 根試樁。 試樁達(dá)到齡期后， 由于受場地條件的影響， 采用單樁豎向抗壓靜載實驗對3 根試樁承載力進(jìn)行檢測。 靜載試驗采用堆載法， 并采用慢速維荷法。 根據(jù)試樁靜載試驗數(shù)據(jù)如下圖1。

圖1 試樁靜載實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)3 根樁試驗結(jié)果， 3 根樁Q-s曲線均為陡降型曲線， 根據(jù)規(guī)范的規(guī)定， 取陡降的起始點作為該試樁極限承載力， 三根樁單樁豎向抗壓承載力極限值取值分別為1280kN， 1152kN， 1280kN， 均不滿足設(shè)計要求。

6 試樁結(jié)果原因分析

針對試樁承載力不能滿足設(shè)計要求， 根據(jù)現(xiàn)場情況， 進(jìn)行以下分析： 1） 對施工單位施工記錄進(jìn)行分析， 施工過程無異常情況。

2） 對樁身完整性進(jìn)行低應(yīng)變法檢測， 3 根試樁低應(yīng)變檢測曲線如下圖2。

圖2 試樁底應(yīng)變檢測曲線

通過對3 根試樁低應(yīng)變曲線進(jìn)行分析， 3 根試樁樁身均無異常反射， 樁身完整性均為Ⅰ類。

3） 進(jìn)一步根據(jù)勘察報告進(jìn)行復(fù)核計算也沒有問題。

后根據(jù)各方討論， 決定對該棟樓區(qū)域進(jìn)行補勘，補勘結(jié)果發(fā)現(xiàn)該棟樓區(qū)域土含水量大， 土質(zhì)較其它區(qū)域差異較大。 可能由于勘察孔布置局限性， 沒有準(zhǔn)確反應(yīng)該棟樓區(qū)域的土質(zhì)情況， 同時由于樁基施工隊伍現(xiàn)場施工人員素質(zhì)較低， 同時現(xiàn)場疏于管理， 對試樁的土質(zhì)異常情況沒有重視， 沒有發(fā)現(xiàn)土質(zhì)異常情況，導(dǎo)致原設(shè)計試樁承載力不能滿足設(shè)計要求。

7 試樁參數(shù)調(diào)整及檢測

設(shè)計根據(jù)勘察單位對該棟樓區(qū)域的地層進(jìn)行補勘的結(jié)果， 重新進(jìn)行了復(fù)合計算， 將CFG樁樁長有原來的16m， 調(diào)整為20m。 重新施工3 根試樁， 考慮到本棟樓土質(zhì)較差， 樁長較長， 試驗前對3 根試樁完整性進(jìn)行低應(yīng)變檢測， 低應(yīng)變檢測結(jié)果如下圖3。

圖3 底應(yīng)變檢測結(jié)果

通過對以上3 根試樁低應(yīng)變曲線進(jìn)行分析， 樁身完整性均為Ⅰ類， 后對該3 根試樁進(jìn)行了堆載法單樁豎向抗壓靜載試驗， 試驗結(jié)果如圖4。

圖4 堆載法單樁豎向抗壓靜載實驗

根據(jù)試驗結(jié)果， 3 根樁均加載1600KN時， Q-s曲線均為緩變型曲線， 根據(jù)規(guī)范規(guī)定， 3 根試樁單樁豎向抗壓承載力均能達(dá)到設(shè)計要求的1600kN。

工程樁的施工參數(shù)按后面調(diào)整后的參數(shù)進(jìn)行施工， 由于該棟樓土質(zhì)較差， 施工過程中制定了針對這棟樓的施工方案， 如使用混凝土中心壓灌澆筑混凝土， 同時控制拔管速度等， 確保沉樁質(zhì)量。 為檢驗施工質(zhì)量， 施工完成后， 根據(jù)規(guī)范， 分別抽檢3 根樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載實驗和單樁豎向抗壓靜載試驗，承載力均滿足試驗， 并按設(shè)計和規(guī)范要求， 抽檢20%的樁進(jìn)行低應(yīng)變法完整性檢測， 樁身完整性符合規(guī)范要求。 最后出具匯總報告， 通過質(zhì)檢驗收， 并順利進(jìn)入下一步工序的施工。

8 試樁試驗的探討

本工程由于勘察布孔的局限性等因素的影響， 局部土質(zhì)異常情況沒有準(zhǔn)確反映， 導(dǎo)致試樁承載力不滿足設(shè)計要求。 本工程根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求， 在工程樁施工前， 施工了試樁， 通過試樁試驗及時發(fā)現(xiàn)了問題， 設(shè)計根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整了設(shè)計參數(shù)， 從而避免了后期工程樁施工出現(xiàn)問題， 避免了工程在經(jīng)濟(jì)上和工期上的損失。 從而工程前的試樁還是很有必要的。

8.1 試樁目的

1） 確定選擇樁型和施工工藝是否滿足本工程場地的要求， 避免樁基全面施工后發(fā)現(xiàn)樁型或施工工藝不適合本場地， 此時再改樁型將會給工程工期帶來較大的損失。

2） 根據(jù)試樁單樁豎向靜載試驗確定試樁極限承載力。 由于地質(zhì)報告提供的參數(shù)很多都是經(jīng)驗參數(shù)，往往偏保守， 同時試樁試驗?zāi)艿贸鰷?zhǔn)確的試樁承載力， 從而可以提高單樁承載力， 降低樁的參數(shù)， 或減少樁的數(shù)量， 降低了工程成本。 勘察單位提供的參數(shù)很多都是經(jīng)驗值， 再加上很多土體參數(shù)都是通過室內(nèi)試驗推測的， 有的土體運到實驗室可能已經(jīng)擾動了，不能代表原狀土的性質(zhì)， 現(xiàn)場的原位測試較少， 以及勘察孔的布置等， 受上面因素的影響， 很難得出準(zhǔn)確的參數(shù)。 當(dāng)沒有成熟參考經(jīng)驗時， 最后只能通過試樁試驗驗證設(shè)計參數(shù)， 及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)， 防止工程樁施工后， 發(fā)現(xiàn)問題了， 這樣不管從工期上和經(jīng)濟(jì)上都將會給工程帶來較大的損失。

8.2 規(guī)范規(guī)定

規(guī)范也規(guī)定了以下情況下要進(jìn)行施工前試樁： ①設(shè)計等級為甲級； ②無相關(guān)試樁資料可參考的設(shè)計等級為乙級的樁基； ③地質(zhì)條件復(fù)雜、 基樁施工質(zhì)量可靠性低； ④本地區(qū)采用的新樁型或新工藝成樁的樁基。

在實際的工程中， 有些可能考慮工期， 經(jīng)濟(jì)等因素， 沒有施工施工前的試樁。 結(jié)果造成， 有的沒有優(yōu)化設(shè)計， 導(dǎo)致工程成本的提高； 有的工程樁施工， 工程樁承載力達(dá)不到設(shè)計的要求； 有得工程樁成樁質(zhì)量出現(xiàn)了問題。 所以針對項目具體情況， 施工工程前的試樁還是很有必要的。

9 結(jié)語

工程樁施工前的試樁， 既能檢驗施工工藝能否適應(yīng)項目土質(zhì)的要求， 又能檢驗設(shè)計的參數(shù)是否滿足設(shè)計要求， 同時也能優(yōu)化設(shè)計， 達(dá)到節(jié)約成本的目的，因此工程樁施工前的試樁還是很有必要的。